Le filament d'impression 3D HIPS expliqué :matériaux, propriétés et utilisations

HIPS (High Impact Polystyrene) est fabriqué en combinant du caoutchouc polybutadiène et du polystyrène pur. HIPS est un matériau thermoplastique qui possède des caractéristiques uniques que ne partagent pas la plupart des filaments, notamment :une faible hygroscopique ; solubilité dans le d-limonène (un solvant chimique); et une bonne résistance aux chocs. HIPS présente l’avantage d’être rentable, d’impression rapide et durable. Comme avantage supplémentaire, il peut servir de matériau de support pour les pièces ABS imprimées en 3D.

HIPS a été créé par Johann Eduard Simon, un apothicaire allemand. La résine d’un gommier appelé storax a été prélevée et synthétisée. Le résultat de la synthèse était une substance huileuse. Quelques jours plus tard, à sa grande surprise, la substance s'épaissit et devint gélatineuse. Il a nommé cette substance oxyde de styrène. Cependant, il a fallu près d'un siècle avant que le produit soit utilisé dans des applications industrielles.

Actuellement, HIPS est utilisé dans une grande variété d’industries pour fabriquer des produits de consommation, notamment :des jouets, des composants électroniques, des remorques de vélo et des emballages alimentaires. Cet article abordera en détail l'utilisation du HIPS pour l'impression 3D :sa composition, ses propriétés, ses limites et ses applications, ainsi que quelques conseils pour réussir l'impression avec les filaments HIPS.

Qu'est-ce que l'impression 3D HIPS ?

Bien que le filament HIPS puisse être utilisé seul pour imprimer des pièces 3D, il est principalement utilisé pour imprimer des supports facilement amovibles pour les structures en surplomb dans des pièces imprimées à partir d'autres plastiques. HIPS est généralement associé à l’ABS comme matériau d’impression principal. Les structures de support imprimées avec HIPS peuvent être retirées du composant imprimé principal en les dissolvant dans du d-limonène sans ponçage ni récurage. Cette caractéristique est la raison pour laquelle il est utilisé comme structure de support avec l'ABS :l'ABS pour la partie imprimée principale et le HIPS facilement soluble pour les supports d'impression temporaires.

Pour en savoir plus, consultez notre guide Comment fonctionnent les imprimantes 3D.

Quelle est la composition du filament HIPS ?

HIPS combine les attributs chimiques du caoutchouc polybutadiène et du polystyrène pur. Le caoutchouc polybutadiène est connu pour son élasticité. Le polystyrène pur, quant à lui, est connu pour sa dureté. Le résultat de cette combinaison est un matériau solide qui ne se brise pas facilement en raison de sa résistance à la traction relativement élevée. 

Pour préparer le HIPS, le butadiène est polymérisé sélectivement dans le styrène. Ce processus est réalisé en présence d'un catalyseur chimique appelé phosphonate de bis(2-éthylhexanol) de néodyme/hydrure de diisobutylaluminium/chlorure de diéthylaluminium.  La solution de prépolymère doit avoir une teneur élevée en cis-1,4 et une faible teneur en styrène de 96,6 % et 1,01 % respectivement. La solution chimique résultante est à nouveau polymérisée avec du styrène, mais cette fois de manière approfondie.

Quelles sont les propriétés du filament HIPS ?

Certaines des propriétés de HIPS incluent :

1. HIPS est facilement formable et usinable et fonctionne bien avec une gamme d'adhésifs.
2. Il est durable et possède une bonne résistance aux chocs.
3. Il s'agit d'un matériau de support soluble qui est soluble dans le d-limonène.
4. HIPS est sans danger pour les aliments et peut donc être utilisé comme produit d'emballage dans les industries agroalimentaires.
5. L'une des caractéristiques avantageuses de HIPS est sa facilité de stockage. Contrairement à la plupart des filaments, qui absorbent l'humidité lorsqu'ils sont exposés à l'air (ils sont hygroscopiques), le HIPS reste stable lorsqu'il est exposé à l'humidité.
6. La température de fusion se situe entre 220 et 250 °C.

Comparaison des propriétés des filaments HIPS

Le tableau 1 ci-dessous compare les propriétés des filaments HIPS avec d'autres matériaux de filament :